地面大型森林消防装备发展现状研究

姜晨龙　丛静华　汪东

摘要地面大型森林消防装备、空中扑救装备和消防队员单兵作战构成了全方位联合作战的森林消防格局，地面大型森林消防装备作为森林消防装备的重要组成部分发挥着不可替代的作用。文章介绍了国内外防火推土机、防火犁和防火耙、清林割灌机和森林消防车4种地面大型森林消防装备的主要功用和发展現状，以期自主研发适合我国国情的地面大型森林消防装备。

关键词地面大型森林消防装备；防火推土机；防火犁；防火耙；清林割灌机；森林消防车

中图分类号S762.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）12-03595-03

基金项目中央高校基本科研业务费专项（LGQN201403）。

作者简介姜晨龙（1988- ），男，江苏南通人，助教，硕士，从事林业装备方面研究。

要扑救高强度的森林火灾，除了运用好风力灭火机、便携式水泵、高压细水雾灭火机、油锯、便携式割灌机等便携式单兵作战武器之外，大型森林消防装备这一群体作战武器的运用也尤为关键。大型森林消防装备可以参与直接扑救和间接扑救，其强大的性能可以满足扑救地面中高强度火和控制大面积火灾的要求。欧美等发达国家在使用地面大型森林消防装备、空中扑救装备和森林消防队伍联合作战方面有着显著优势[1]。近些年，我国森林消防单兵装备和空中扑救装备都取得了一定的发展，但是地面大型森林消防装备发展缓慢，技术相对落后，这也导致我国森林消防很难形成全方位联合作战的优势，森林消防基本还是采用单兵武器下的人海战术。所以进行地面大型森林消防装备的研究就显得尤为重要，该文分别介绍了防火推土机、防火犁和防火耙、大型清林割灌机和森林消防车的功用以及国内外的发展情况。

1防火推土机

防火推土机是被林区广泛应用的工程机械，一般由履带式拖拉机和前置推土铲组成，其主要作用是在消防队员无法通过的灌木丛中开辟出防火通道，推倒树干和残干，推走倒木和树桩，清除地面可燃物，是建立防火线和防火隔离带的有效工具。此外推土机与其他扑救力量协同可参与直接灭火和间接灭火战斗，在火势大、范围小的火场，其战术为推土机面对火场中心，将可燃物由外向里推向火场，将明火压灭。如此沿火场一周后，形成包围火场的生土带，明火被碾压灭后，形成阻隔系统，这样林火就不再蔓延。在火势强度不高、移动速度慢、范围大的火场，推土机可距离火场1～3 m处，背对火场中心，将可燃物由内向外推离火场，形成一条平行隔离带，从而起到林火阻隔作用。在火势强度高、移动速度快的火场，采用间接灭火的方式，推土机在火头两翼快速建立控制线，或者在火头前方数百米处建立控制线，然后在控制线的一侧向火头方向烧逆风火，当火头与逆风火相遇时，因逆风火已经将火头与控制线之间的可燃物烧除，形成较宽的阻隔带，林火就可能熄灭[2-3]。

目前，一些发达国家，特别是美国西部使用推土机、空中扑救力量和地面扑火队等联合作战的经验，被各国广泛应用。推土机在森林火灾扑救作业和开设防火线作业中起到了不可替代的作用，效果也非常显著。美国的卡特彼勒、日本的小松、德国的利勃海尔集团等公司在推土机技术开发方面处于领先地位。

2防火犁和防火耙

2.1防火犁根据条件的不同，有多种开设防火线的方法，目前主要采用机耕法，使用拖拉机牵引防火犁开设生土隔离带，防火犁根据犁体的不同又分为铧式犁和圆盘犁。

美国、加拿大等发达国家防火犁的发展比较成熟。美国的防火犁主要采用圆盘犁的形式，美国ER Tillage公司研制生产了TerraRiser Model 3000SA、TerraRiser Model 3000R2和TerraRiser Model 4000R2等系列防火圆盘犁，该系列防火圆盘犁均采用拖拉机牵引的方式，广泛应用在美国的森林防火作业中。

我国的防火犁大多采用铧式犁的形式，因为没有专门用于开设防火线的防火犁，一般直接采用农用犁进行作业，由于农用犁的工作条件与防火犁的工作条件有很大差异，而且防火犁的犁体曲面与农用犁有很大的不同，因此导致防火线覆盖效果不理想，防火效果较差，并且工作效率较低。基于这种情况，南京森林警察学院的丛静华教授对防火犁进行了深入研究，在2003年首次提出了用于耕翻防火线的悬挂式铧式犁，该犁具有效率高、翻垡性能好、覆盖效果好等特点，从而填补了国内防火犁研究的空白。

2.2防火耙防火线开设的另一种技术措施是使用拖拉机牵引防火耙进行翻耕作业。防火耙主要应用在杂草灌丛的林地开设防火线，圆盘耙的主要工作部件是圆犁刀和对称的球面犁体，工作时依靠自身重量强行入土。优点是切断树根、树茬和杂草的能力较强，不易被杂草堵塞，遇到粗根则自其上滚过，不会使牵引拖拉机熄火，而且圆盘耙转动面也不易损坏，在多草根、树根和多石块的土壤条件下比铧式犁更有优势[4-6]。

3清林割灌机

灌木和草本是地表可燃物主要组成部分，是林分内重要的活可燃物。割灌不仅可以减少地表的活可燃物负荷量，还可以降低可燃物分布的连续性，破坏其因自身生长而形成的水平分布连续性以及与乔木、草本之间的垂直分布连续性（以防止和控制地表火向林冠火的演变蔓延）。这样可以有效避免林火发生时的水平蔓延和垂直蔓延。割灌机还可以开设防火通道、人员避难的安全岛、直升飞机停放平台等。

早在20世纪 90 年代，美国、加拿大等国家就开始进行大型割灌机的研究，并已经有多款产品在森林消防领域得到推广应用。这些产品的共同特点是：自身无动力源，使用时与其他动力机械配置使用，采用全液压驱动与控制的方式，主要分为刨铣式和切割式。刨铣式割灌机具有切割和粉碎的作用，主要分为轴式刨铣和盘式刨铣2种。美国D&M Machine Division，Inc 研究开发了 Slashbuster系列清林割灌机，该机是采用盘式刨铣的方式，与挖掘机配合使用，具有作业范围宽、作业灵活等特点。 加拿大DENIS CIMAF Inc.公司研制的 DAH系列清林割灌机是采用轴式刨铣，在直轴上安装硬质合金刀齿，当直轴旋转时对林地进行刨铣[7-10]。切割式割灌机相比刨铣式割灌机，只有切割的功能，主要针对灌木和草本进行切割作业，主要分为往复式切割和圆锯片式切割。法国NOREMAT公司研制生产了Lamier系列圆锯片式割灌机和Sécateur系列往复式割灌机，该类割灌机采用与拖拉机悬挂的形式，通过液压悬臂的伸缩可以改变作业幅度。

我国森林消防主要配备的是便携式割灌机，便携式割灌机相比大型清林割灌机具有劳动强度大、作业效率低等缺点。而大型高效清林割灌机具有作业效率高、劳动强度低等优点，是防火清林割灌机的发展方向。黑龙江省森林工程与环境研究所在2004年对多功能清林割灌机进行了引进研究，北京林业大学俞国胜教授在自走式割灌机和液压悬臂式割灌机方面進行了研究，都取得了一定的成果。但是专门针对森林消防的大型割灌设备还很缺乏，所以有必要针对森林消防的特点研制开发适合森林消防需求的大型清林割灌设备。

4森林消防车

森林消防车是森林消防的重要装备之一，它可以将消防人员和消防器材迅速带到火灾现场，并利用车载的灭火装置来扑灭或控制森林火灾。由于运载的需要和森林地形的复杂性，运载能力和越野通过性能是衡量森林消防车的重要指标。根据行走方式不同主要分为轮式和履带式。

国外森林消防车发展较先进的主要集中在欧洲、加拿大和美国等国家和地区，主要特点是大功率和集成化，价格极其昂贵。德国梅赛德斯-奔驰公司研制开发的Unimog系列森林消防车，该车有着大功率的发动机，在极端地形中可以提供高的离地间隙，从而保证车辆超强的通过性能，此外还配有高压雾化喷射、防护格栅以及树枝防护架等自我保护系统，自我保护系统的配置有助于车辆穿过火墙。车辆提供6 000 L容量的水或泡沫液罐，高、中、低压泵，水龙带卷轴，存放铁铲、斧头及其他工具的储物箱，以及用于扑救草地和地面火灾的地面喷射器等。芬兰西苏（SISU）公司制造的NA-140双体铰接式两栖运输车，该车多采用轻质材料（铝合金车架、玻璃钢车厢、橡胶履带等），平均接地压强很小（ 9～14 kPa）， 加之该车选用大功率的柴油发动机， 所以该车具有良好的通过性和越野性能， 特别适合在没有道路的山区、林区、沼泽地等场合使用，可用于向火场运输消防装备和消防人员[11]。奥地利斯太尔-戴姆勒-普赫公司生产的Pinzgauer系列越野车，采用中央管状车架保护传动装置，车头前端安装有钢制护板。发动机安装在车厢内，动力由Z式驱动系统从管外走进管内，除了方便维修外，还可以最大限度增加车底净高，增强通行性。车桥与车轮间采用低一级齿轮设计，使离地间隙高达335 mm。中央脊梁独立悬挂全动驱动，其出众的底盘结构既可以用作森林消防运输车，也可以用作越野消防作战车。捷克太脱拉（Tatra）公司研制生产的太脱拉越野消防车与Pinzgauer森林消防车同样都采用中央脊梁独立悬挂全动驱动，越野性能非常优越，有4轮驱动和6轮驱动，最大功率可达325 kW。美国AMG公司在悍马越野车底盘基础上改装形成森林消防车，该消防车充分继承了悍马的越野性能，保证了消防车在林地和沼泽的通过性。车上配备有泡沫灭火系统和300加仑（约1 136 L）的水箱。美国北极星工业（Polaris Industries Inc.）利用研制生产的ATV全地形车底盘加装配套的气罐驱动式高压喷雾系统配合高效环保的灭火剂及其他配套装备对各类火源进行扑灭。

我国从 20世纪80年代开始进行森林消防车的研究。1987年，由部队承担的531森林消防车的研制改装取得成功，该车以531装甲车为主体，用加拿大产的MARK3型5马力自带动力的水泵及水枪为吸喷水系统，最大扬程30 m，可直接扑打树冠火。1988年，北京林业大学研制了CGL25/5 型轮式森林消防车，该车采用6轮驱动， 具有较好的越野性能，车上除消防泵外， 还配备有手抬机动泵和小型灭火机具， 可用于我国浅山和丘陵地区扑救中等强度以下的火灾。1993年，哈尔滨林业机械研究所研制成功了SX2 轮式越野森林消防车，该车以国产越野性能较强的集运车作为底盘，采用6轮驱动、最大爬坡角度25°、最快速度为37.9 km/h。1994 年，北京林业大学研制了6MX 系列车载可卸式森林消防装置， 该装置由水箱、轻型消防泵、胶管卷筒、射水枪和管道系统等部件组成，具有装拆迅速、结构简单、造价低廉等优点。1995 年， 北京林业大学和北京北方车辆制造厂联合研制出了BFC804 型履带式森林消防车。该车具有强大的灭火能力和超群的水陆越野性能、满载总质量14 536 kg、最大爬坡角度32°、最小转弯半径1.5 m、水上可浮渡、最高车速50 km/h；主消防设备水箱容积1 500 L、水泵扬程80 m、水枪有效射程 25 m（水平），并能点射和连续射。2010年，湖南江麓机电科技（集团）有限公司研制了SXD09多功能履带式森林消防车，该车采用了军用履带装甲车辆的技术和成熟可靠的零部件，具备多种森林灭火装置和手段，水灭火消防装置为基本配置，除此之外，还可根据灭火作业的需要在车上临时安装推土铲、耕翻犁、灭火炮（弹）和风力灭火机等装置。2011年，哈尔滨第一机械集团有限公司完成了第一辆蟒式全地形森林消防车的改装工作，该车性能极其优越，可在没有任何道路的情况下，自由穿行于丘陵、沼泽、森林等地带，对林区内任何位置发生的火情，均可起到快速运兵、控制火势的作用。随车配置了扑火指挥导航仪和GPS导航跟踪系统等装备，取水灭火装备能以林区内自然水源取水灭火，并且可以进行隔离带碾压、喷淋阻隔林火蔓延。此外，泰州林海集团研制了LH300ATV 森林消防系统，该系统的研究内容主要是将林海自主研制生产的ATV 全地形车和各种灭火技术有机地融合在一起，一般由细水雾消防全地形车、消防泵接力传输消防全地形车、风力灭火消防全地形车和人员运输消防全地形车组成[12-13]。

通过比较发现，国内研制的几款履带式森林消防车大多是在军用履带式装甲输送车的基础上改装而来，主要以运输消防人员和器材为主，行进速度相对较慢，载水量不足，不能适应快速灭火和用水灭火的要求。国内轮式森林消防车大多在城市消防车的基础上改装而来，其野外通过性差，功能比较单一。目前很少有专门用于森林防火的多功能轮式森林消防车方面的相关研究。因此，多功能轮式森林消防车的开发研究将是未来森林消防车研制的方向。

5结语

与发达国家相比，我国地面大型森林消防装备的发展还相对落后，专门针对森林消防的地面大型装备还很缺少，要扑灭高强度火和控制大面积的森林火灾，就必须要有系列化的地面大型森林消防装备作支撑，所以发展地面大型森林消防装备尤为关键。我国地面大型森林消防装备的发展一方面要积极学习国外经验，引进国外先进的技术与装备，另一方面应结合我国的实际情况， 综合分析地面大型森林消防装备的功能需求，自主研发适合我国国情的地面大型森林消防装备。装备的研发既要充分利用高速发展的现代技术和新型材料， 提高装备的整体技术含量， 又要遵循实用性、经济性原则， 从理论和技术原理的深层次上对装备的结构、性能、功用真正做到科学合理和优化设计。

参考文献

[1] 杜建华.试析森林消防装备的种类及使用技术[J].森林防火，2012（1）：34-35.

[2] 唐纳德·波瑞.野外火的扑救[M].北京：中国林业出版社，1989.

[3] 丛静华.森林消防设备与装备[M].北京：中国林业出版社，2003.

[4] 丛静华，高洪伟，戴丽华，等.耕翻防火线悬挂式铧式犁的设计[J].林业机械与木工设备，2003（12）：26-27.

[5] 丛静华，何瑞银，杨忠，等.铧式犁犁体曲面设计的现状与研究[J].林业机械与木工设备，2005（2）：18-20.

[6] 汪东.防火犁犁体曲面参数化设计研究[D].南京：南京林业大学，2006.